Kalkopirit (CuFeS_2) mineralinin derişik nitrik asit (HNO_3) çözeltisiyle tepkimesi sonucu… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Kalkopirit ( $CuFeS_2$ ) mineralinin derişik nitrik asit ( $HNO_3$ ) çözeltisiyle tepkimesi sonucu bakır(II) nitrat ( $Cu(NO_3)_2$ ), demir(III) nitrat ( $Fe(NO_3)_3$ ), sülfürik asit ( $H_2SO_4$ ), azot dioksit ( $NO_2$ ) gazı ve su ( $H_2O$ ) oluşmaktadır.

Buna göre, en küçük tam sayılarla denkleştirilen bu tepkimeyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

A
Tepkimede 1 mol $CuFeS_2$ bileşiği yükseltgenirken toplam 17 mol elektron vermiştir.
B
En küçük tam sayılarla denkleştirilmiş tepkimede $H_2O$ bileşiğinin katsayısı 9'dur.
C
Tepkimeye giren $HNO_3$ moleküllerinin tamamı yükseltgen (indirgenen) olarak davranmamıştır.
Tepkimede $CuFeS_2$ bileşiği yükseltgen özellik göstermiş ve en küçük tam sayılarla denkleştirilmiş tepkimedeki katsayısı 2 olmuştur.Cevap
E
Tepkimede indirgenen azot ( $N$ ) atomlarının katsayısı 17'dir.

Cevap

Kalkopirit bileşiğinin yükseltgen özellik gösterdiği ve katsayısının 2 olduğunu belirten ifade yanlıştır. Kalkopirit yükseltgendiği için indirgen özellik gösterir ve katsayısı 1'dir.

Kalkopirit (

CuFeS_2

) bileşiğindeki kükürt, bakır ve demir atomları reaksiyon esnasında elektron vererek yükseltgenmiştir. Kimyasal tanım gereği yükseltgenen maddeler indirgen özellik gösterirler. Ayrıca tepkime en küçük tam sayılarla denkleştirildiğinde kalkopirit bileşiğinin katsayısı 1 olmaktadır. Dolayısıyla bu ifadedeki hem rol tanımı hem de katsayı değeri yanlıştır.

Adım Adım Çözüm

Tepkimedeki elementlerin yükseltgenme basamakları belirlenir.

Girenlerde:

CuFeS_2

bileşiğinde

S

atomu

-2

yükseltgenme basamağındadır.

Cu

Fe

metallerinin toplam yükü

+4

olup

Cu^+

Fe^{3+}

(veya

Cu^{2+}

Fe^{2+}

) yükseltgenme basamaklarına sahiptir. Ürünlerde:

Cu(NO_3)_2

'de bakır

Cu^{2+}

Fe(NO_3)_3

'te demir

Fe^{3+}

H_2SO_4

'te kükürt

S^{6+}

NO_2

'de azot

N^{4+}

HNO_3

'te azot

N^{5+}

yükseltgenme basamağındadır.

Redoks tepkimelerinde hangi elementlerin yükseltgendiğini ve indirgendiğini saptamak için yükseltgenme basamaklarının bulunması gerekir.

Yükseltgenme ve indirgenme yarı tepkimeleri yazılır.

Yükseltgenme yarı tepkimesi:

CuFeS_2 \rightarrow Cu^{2+} + Fe^{3+} + 2S^{6+} + 17e^-

(1 mol kalkopirit yapısından toplam 17 elektron verilir). İndirgenme yarı tepkimesi:

N^{5+} + e^- \rightarrow N^{4+}

(

NO_2

oluşumu).

Alınan ve verilen elektron sayılarını denkleştirmek için yarı tepkimelerin kurulması şarttır.

Alınan ve verilen elektron sayıları eşitlenir.

Yükseltgenme yarı tepkimesi 1 ile, indirgenme yarı tepkimesi ise 17 ile çarpılarak elektron denkliği sağlanır. Böylece indirgenen azot atomlarının ve üretilen

NO_2

gazının katsayısı 17 olur.

Redoks tepkimelerinde alınan elektron sayısının verilen elektron sayısına eşit olması kimyasal korunum yasalarının bir gereğidir.

Tepkimeye giren nitrik asit (

HNO_3

) ve su (

H_2O

) katsayıları hesaplanarak denklik tamamlanır.

Ürünlerdeki toplam azot (

N

) sayısı

2

(bakır nitrattan) +

3

(demir nitrattan) +

17

(azot dioksitten) =

22

olarak bulunur. Girenlerdeki

HNO_3

katsayısı 22 yapılır. Hidrojen (

H

) denkliği için, girenlerde 22 hidrojen atomuna karşılık ürünlerde

2H_2SO_4

'ten gelen 4 hidrojen düşüldüğünde kalan 18 hidrojen atomu için

H_2O

katsayısı 9 olarak saptanır. Tepkime denklemi:

CuFeS_2 + 22HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + Fe(NO_3)_3 + 2H_2SO_4 + 17NO_2 + 9H_2O

şeklindedir.

Redoks dışında kalan ve yükseltgenme basamağı değişmeyen atomların kütle korunumu yasasına göre denkleştirilmesi gerekir.

Anahtar Kavram

Çoklu atom içeren bileşiklerde redoks denkleştirme ve asit rolü oynayan reaktiflerin katsayı hesabı.

Tahmini Süre:3m 0s

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru